FPGA解码4line MIPI视频 IMX291/IMX290摄像头采集 提供工程源码和技术支持

1、前言

FPGA图像采集领域目前协议最复杂、技术难度最高的应该就是MIPI协议了，MIPI解码难度之高，令无数英雄竞折腰，以至于Xilinx官方不得不推出专用的IP核供开发者使用，不然太高端的操作直接吓退一大批FPGA开发者，就没人玩儿了。

本设计基于Xilinx的Kintex7开发板，采集IMX291/IMX290摄像头的 1080P 4Line MIPI视频，摄像头引脚接Kintex7的 BANK16 LVDS_25 差分引脚，经过纯vhdl实现的 CSI2 RX模块输出Bayer视频，再经过Bayer转RGB模块输出RGB视频，再经过图像增强模块增强图像质量，这里主要用到了白平衡，然后将图像送入DDR3中做三帧缓存后读出，再生成标准的VGA时序和HDMI输出模块，最后输出HDMI显示器；

本文详细描述了设计方案，工程代码编译通过后上板调试验证，可直接项目移植，适用于在校学生做毕业设计、研究生项目开发，也适用于在职工程师做项目开发，可应用于医疗、军工等行业的数字成像和图像传输领域；
提供完整的、跑通的工程源码和技术支持；
工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾，请耐心看到最后；
关于MIPI协议，请自行搜索，csdn就有很多大佬讲得很详细，我就不多写这块了；

2、Xilinx官方主推的MIPI解码方案

Xilinx官方主推的MIPI解码方案是专用IP核，在vivado的ip仓库里输入MIPI就会看到如下的一堆IP：

Xilinx方案使用很简单，调用IP就行，用SDK配置即可使用，MIPI解码后的数据格式为AXIS，方便与他家的VDMA之类的IP对接，你无须关心复杂的MIPI协议即可畅玩儿MIPI，但问题就来了，如果你用的FPGA不是Xilinx家的怎么办？
关于Xilinx自家的MIPI方案，请参考我之前写的文章；Xilinx的MIPI方案

3、我已有的MIPI解码方案

我这里目前已有丰富的基于FPGA的MIPI编解码方案，主要是MIPI解码的，既有纯vhdl实现的MIPI解码，也有调用Xilinx官方IP实现的MIPI解码，既有2line的MIPI解码，也有4line的MIPI解码，既有4K分辨率的MIPI解码，也有小到720P分辨率的MIPI解码，既有基于Xilinx平台FPGA的MIPI解码也有基于Altera平台FPGA的MIPI解码，还有基于Lattice平台FPGA的MIPI解码，后续还将继续推出更过国产FPGA的MIPI解码方案，毕竟目前国产化方案才是未来主流，后续也将推出更多MIPI编码的DSI方案，努力将FPGA的MIPI编解码方案做成白菜价。。。
基于此，我专门建了一个MIPI编解码的专栏，并将MIPI编解码的博客都放到了专栏里整理，对FPGA编解码MIPI有项目需求或学习兴趣的兄弟可以去我的专栏看看，专栏地址如下：
点击直接前往专栏

4、本 MIPI CSI2 模块性能及其优越性

本方案MIPI解码后的视频时序为VGA时序，即行同步，场同步，数据有效，数据信号；方便后端直接处理；
解串部分使用Xilinx源语，本工程用到的是7系列源语，更高级别的FPGA应用，需要更改源语参数，但问题不大；
一个字：牛逼，表现如下：
1：纯Vhdl代码实现，学习性和阅读性达到天花板；
2：移植性还可以，只要兼容Xilinx解串源语的FPGA均可移植；
3：算法达到天花板，标准的CSI2接收协议实现解码；
4：实用性达到天花板，采用OV4689摄像头作为输入，不同于市面上验证性和实验性的工程，本设计直接面向实用工程，贴近真实项目，MIPI输入，2路视频输出，做类似项目的兄弟可直接拿去用，一个月工资直接拿到手。。。
5：支持高达4K分辨率的MIPI视频解码；
6：时序收敛很到位，考虑到MIPI协议的复杂性和时序的高要求，所以没有采用时序收敛不强的verilog，而是VHDL，虽然阅读性可能会低一些，但用户只需要知道用户接口即可，并不需要去看内部的复杂代码；
7：自定义IP封装，方便Xilinx系列FPGA用户调用和使用；

5、vivado工程介绍

工程设计架构如下：

开发板FPGA型号：Xilinx Kintex7 xc7k325tffg900-2；
开发环境：vivado2020.2；
输入：IMX291/IMX290；4line；分辨率1920x1080；
输出：HDMI；分辨率1920x1080；
工程Block Design如下：

4line MIPI解码模块详解，点击这个+号可展开IP；

展开后的4line MIPI解码模块如下：

4line MIPI解码模块配置界面如下：

bayer转RGB不需要配置；
白平衡图像增强模块配置界面如下：

展开后的图像缓存与缩放解码模块如下：

写控制器模块配置界面如下：

读控制器模块配置界面如下：

工程代码架构如下：

逻辑资源消耗和功耗如下：

6、上板调试验证

IMX291/IMX290摄像头，这种某宝一百多的便宜货。。。

使用移植方法说明：
1、本工程vivado版本为2020.2，较低版本打开后即使另存为也可能出现问题，较高版本打开后升级IP，理论上不会出问题，这也是xilinx被AMD收购后出现的vivado软件越做越差的表现，所以建议使用vivado2020.2打开使用本工程；
2、本工程各个功能模块源码与IP一共放在顶层文件，请勿删除 其中任何一个文件，否则编译不通过；

工程运行如下：

7、福利：工程代码的获取

福利：工程代码的获取
代码太大，无法邮箱发送，以百度网盘链接方式发送，
通过微信获取资料：

网盘资料如下：